本發(fā)明涉及一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配方法及裝置，屬于道路交通、數(shù)值計算
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配是道路交通量預(yù)測中的重要組成部分。根據(jù)道路交叉的形式，分為平面交叉和立體交叉。其中，平面交叉口轉(zhuǎn)向交通量的分配決定了平面交叉口的幾何形狀以及設(shè)計尺寸；立體交叉轉(zhuǎn)向交通量的分配決定了立交選型以及匝道設(shè)計。隨著道路設(shè)計精細(xì)化理念的深入，準(zhǔn)確、快速便捷地獲得道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量成為道路設(shè)計的重要基礎(chǔ)。因此，通過一種科學(xué)的手段方法，進(jìn)行道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配，對平面交叉和立體交叉的科學(xué)、合理設(shè)計具有非常重要的意義。按照交通量分配的時間特性，道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量的分配可以分為現(xiàn)狀轉(zhuǎn)向交通量分配以及規(guī)劃轉(zhuǎn)向交通量分配。目前獲得轉(zhuǎn)向交通量的方法包括人工或設(shè)備采集、交通仿真或者智能控制算法，其目的是得到實際的轉(zhuǎn)向交通量或是預(yù)測得到規(guī)劃年的轉(zhuǎn)向交通量，尤其是采用交通仿真或智能控制算法時，其核心是實現(xiàn)動態(tài)的轉(zhuǎn)向交通量預(yù)測。然而，在實際工作應(yīng)用中，尤其是開展轉(zhuǎn)向交通量現(xiàn)狀分析以及道路交叉口類型選定以及設(shè)計時，靜態(tài)的轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果值便可滿足其研究需求。然而由于交叉口交通流向的復(fù)雜性以及方向多重性，數(shù)據(jù)采集一般集中在路段數(shù)據(jù)采集層面，尤其是在時間、金錢等約束條件下，往往難以開展大規(guī)模的轉(zhuǎn)向交通數(shù)據(jù)采集工作；規(guī)劃年的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量可以通過交通仿真軟件或者是智能控制算法得到，例如遺傳算法、卡爾曼濾波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，然而在實際應(yīng)用過程中，由于歷史數(shù)據(jù)的缺失或者使用人員素質(zhì)的限制，現(xiàn)有算法操作的復(fù)雜性以及實用性往往受到限制，難以實現(xiàn)廣泛推廣。因此，開發(fā)一種科學(xué)合理、操作便捷的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配方法顯得非常重要。開展道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配研究的前提是至少獲得路段交通量，即獲得交叉口的進(jìn)口道和出口道的路段交通量。這一前提條件無論是現(xiàn)狀或是規(guī)劃，都是容易實現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，將已知交通量作為約束條件，通過逐級遞歸控制方法，實現(xiàn)各個轉(zhuǎn)向交通量的分配工作，為既有交叉口特性分析或者是后續(xù)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，具有重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配方法及裝置，以解決現(xiàn)狀道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量難以采集或是規(guī)劃道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量預(yù)測分配的問題，提高方法的便捷性、準(zhǔn)確性和通用性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配方法，其步驟如下：步驟一：采集斷面交通量數(shù)據(jù)；基于人工或設(shè)備采集方法或既有規(guī)劃預(yù)測資料，采集道路交叉口進(jìn)出口道的實際或規(guī)劃斷面交通量，作為基本約束條件；如果采集條件允許或是規(guī)劃資料詳實，還可以獲得部分轉(zhuǎn)向交通量，作為補充約束條件；步驟二：建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣；基于交叉口實際轉(zhuǎn)向現(xiàn)狀或規(guī)劃資料，采用矩陣形式以及數(shù)值0或1，建立交叉口各個進(jìn)、出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣；步驟三：設(shè)置參數(shù)；所設(shè)置的參數(shù)包括參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例；步驟四：基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值；(1)計算轉(zhuǎn)向交通量的初始值以及基于轉(zhuǎn)向交通量初始值的進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值；根據(jù)采集的道路交叉口進(jìn)出口道的實際或規(guī)劃斷面交通量，采用關(guān)聯(lián)斷面分配方法計算各個轉(zhuǎn)向交通量的初始值，在此基礎(chǔ)上，采用求和方法計算得到進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值；(2)檢驗初始值的計算精度；采用逐級精度檢驗的方法，以實際或規(guī)劃斷面交通量為基準(zhǔn)，首先檢驗累計斷面交通量的精度，即檢驗各個斷面交通量估計初始值之和與實際或規(guī)劃斷面交通量之和的比值是否滿足精確度要求，即該比值是否在預(yù)設(shè)的精確度范圍內(nèi)；若滿足，則進(jìn)入單個斷面交通量的精度檢驗；否則，進(jìn)入步驟四(3)；當(dāng)進(jìn)入單個斷面交通量精度檢驗時，其目的是檢驗每個斷面交通量估計初始值與實際或規(guī)劃斷面交通量的比值是否滿足精確度要求，即每個斷面的比值是否在預(yù)設(shè)的精確度范圍內(nèi)；若是，則進(jìn)入第五步，輸出結(jié)果；否則，進(jìn)入步驟四(3)；(3)計算轉(zhuǎn)向交通量的修正值以及基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)出口道斷面交通量修正值；基于計算的進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值或修正值以及采集的道路交叉口進(jìn)出口道的實際或規(guī)劃斷面交通量，計算兩者的差值，并判斷最大差值所在的斷面；針對最大差值所在的斷面，基于差值的正負(fù)性，確定轉(zhuǎn)向交通量的修正方向；當(dāng)差值為正時，則針對該斷面涉及的轉(zhuǎn)向交通量采用縮小系數(shù)，結(jié)合參數(shù)矩陣重新計算轉(zhuǎn)向交通量的修正值；當(dāng)差值為負(fù)時，則針對該斷面涉及的轉(zhuǎn)向交通量采用擴(kuò)大系數(shù)，結(jié)合參數(shù)矩陣重新計算轉(zhuǎn)向交通量的修正值；判斷轉(zhuǎn)向修正值是否大于其對應(yīng)的閾值，若是，將該轉(zhuǎn)向量修正值調(diào)整為其對應(yīng)的閾值，然后基于新計算得到的轉(zhuǎn)向交通量修正值，計算基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)、出口道斷面交通量修正值；否則，則基于計算得到的轉(zhuǎn)向交通量修正值，計算基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)出口道斷面交通量修正值；(4)檢驗修正值的計算精度；采用逐級精度檢驗的方法，以實際或規(guī)劃斷面交通量為基準(zhǔn)，首先檢驗累計斷面交通量的精度，即檢驗各個斷面交通量修正值之和與實際或規(guī)劃斷面交通量之和的比值是否滿足精確度要求，即該比值是是否在預(yù)設(shè)的精確度范圍內(nèi)；若是，則進(jìn)入單個斷面交通量的精度檢驗；否則，進(jìn)入步驟四(3)；當(dāng)進(jìn)入單個斷面交通量精度檢驗時，其目的是檢驗每個斷面交通量修正與實際或規(guī)劃斷面交通量的比值是否滿足精確度要求，即每個斷面的比值是否在預(yù)設(shè)的精確度范圍內(nèi)；若是，計算迭代次數(shù)，并進(jìn)入第五步，輸出結(jié)果；否則，計算迭代次數(shù)，即判斷迭代次數(shù)是否小于等于最大迭代次數(shù)，若是，則進(jìn)入步驟四(3)，否則，進(jìn)入第五步，輸出結(jié)果；步驟五：輸出結(jié)果；根據(jù)用戶需求，輸出轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果、進(jìn)、出口道交通量分配結(jié)果、迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配裝置，包括：交通量采集模塊、轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、轉(zhuǎn)向交通量分配模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；交通量采集模塊，基于用戶的需求，選定研究的道路交叉口，采集道路交叉口進(jìn)出口道的實際或規(guī)劃斷面交通量；如果采集條件允許或是規(guī)劃資料詳實，還可以獲得部分轉(zhuǎn)向交通量；轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊，根據(jù)道路交叉口的轉(zhuǎn)向特性，建立進(jìn)口道和出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，該關(guān)系矩陣中設(shè)置的數(shù)值為“0”或“1”；參數(shù)設(shè)置模塊，根據(jù)用戶需求以及采集的交通量數(shù)據(jù)，設(shè)置參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例；數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，導(dǎo)入采集的交通量信息、參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例；轉(zhuǎn)向交通量分配模塊，基于采集的交通量信息以及參數(shù)信息，計算轉(zhuǎn)向交通量初始值以及進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值；檢驗初始值的計算精度，若先后滿足累計斷面交通量和單個斷面交通量的精度要求，則停止計算；否則進(jìn)行修正值的計算；在修正值計算時，首先計算進(jìn)、出口道斷面交通量估計初始值或修正值以及采集的道路交叉口進(jìn)、出口道的實際或規(guī)劃斷面交通量的差值，確定最大差值所在的斷面；針對最大差值所在的斷面，根據(jù)差值的正負(fù)性確定轉(zhuǎn)向交通量的修正方向；當(dāng)差值為正時，則針對該斷面涉及的轉(zhuǎn)向交通量采用縮小系數(shù)；當(dāng)差值為負(fù)時，則針對該斷面涉及的轉(zhuǎn)向交通量采用擴(kuò)大系數(shù)；根據(jù)縮小或擴(kuò)大系數(shù)以及參數(shù)矩陣重新計算轉(zhuǎn)向交通量的修正值；然后判斷轉(zhuǎn)向修正值是否大于其對應(yīng)的閾值，若是，將該轉(zhuǎn)向量修正值調(diào)整為其對應(yīng)的閾值，然后基于新計算得到的轉(zhuǎn)向交通量修正值，計算基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)、出口道斷面交通量修正值；否則，則基于計算得到的轉(zhuǎn)向交通量修正值，計算基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)出口道斷面交通量修正值；判斷修正值的計算精度，若先后滿足累計斷面交通量和單個斷面交通量的精度要求，計算迭代次數(shù)，并停止計算；否則，計算迭代次數(shù)，判斷是否滿足最大迭代次數(shù)要求，若滿足，則停止計算，否則繼續(xù)修正轉(zhuǎn)向交通量，直到滿足精度要求或滿足最大迭代次數(shù)為止；數(shù)據(jù)存儲模塊，實現(xiàn)每個數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)輸出模塊，根據(jù)用戶需求輸出轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果、進(jìn)、出口道交通量分配結(jié)果、迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值；上述模塊是按照轉(zhuǎn)向交通量分配流程中數(shù)據(jù)流的處理方向相互關(guān)聯(lián)的；其中，交通量采集模塊是開展轉(zhuǎn)向交通量分配的第一模塊，它為下一階段轉(zhuǎn)向交通量計算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)流向了轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊、參數(shù)設(shè)定模塊和數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊；在轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊里，建立了數(shù)值為“0”或“1”的進(jìn)口道和出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，其數(shù)據(jù)流向了參數(shù)設(shè)定模塊；在參數(shù)設(shè)定模塊里，根據(jù)用戶需求以及采集的交通量數(shù)據(jù)，設(shè)置轉(zhuǎn)向交通量計算所必須的參數(shù)，其數(shù)據(jù)流向了數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊；數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊連接轉(zhuǎn)向交通量計算模塊；在轉(zhuǎn)向交通量計算模塊中，按照逐級遞歸控制的方法計算轉(zhuǎn)向交通量并開展精度檢驗，獲得最終的轉(zhuǎn)向交通量分配值，經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊分別實現(xiàn)保存及輸出。本發(fā)明的優(yōu)點如下：為了科學(xué)、便捷地獲得轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果，為道路交叉口的特性分析、類型選取以及設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，本發(fā)明的用戶根據(jù)需求可以獲得轉(zhuǎn)向交通量，基于逐級遞歸控制方法，結(jié)合參數(shù)設(shè)置，計算得到轉(zhuǎn)向交通量分配值。本發(fā)明的有益效果是從面向應(yīng)用的角度出發(fā)，逐級遞歸控制方法所需的數(shù)據(jù)量小，且不需要歷史數(shù)據(jù)，減小了工作人員的工作量；所發(fā)明的逐級遞歸控制方法，通過有效的參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)了計算的快速便捷，提高了計算效率；所發(fā)明的逐級遞歸控制方法簡單易行，操作簡便，增強了算法的應(yīng)用性；本發(fā)明的通用性強，可以應(yīng)用于實際道路交叉口的轉(zhuǎn)向量交通分配，也可以用于規(guī)劃年的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配，為研究現(xiàn)狀、分析規(guī)劃以及開展道路交叉口設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支持，具有廣泛的應(yīng)用推廣性。附圖說明圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的裝置流程圖。圖3是本發(fā)明采集8個進(jìn)出口道的斷面交通量圖。具體實施方式下文將給出實施例來說明發(fā)明的具體實施方式：本發(fā)明所述一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配方法，具體包括：采集道路交叉口進(jìn)、出口的斷面交通量數(shù)據(jù)，如果條件允許，還可采集部分方向的轉(zhuǎn)向交通量數(shù)據(jù)；建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣；設(shè)置參數(shù)，明確參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例；提出基于逐級遞歸控制的轉(zhuǎn)向交通量分配方法，計算轉(zhuǎn)向交通量，實現(xiàn)道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量的科學(xué)、合理分配。所計算得到的轉(zhuǎn)向交通量可以為道路交叉口特性分析、道路交叉選型以及設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明主要包括以下步驟：1、采集斷面交通量數(shù)據(jù)。按照來源不同，斷面交通量的獲取包括兩種手段，分別是人工或設(shè)備采集以及基于規(guī)劃預(yù)測資料。根據(jù)斷面交通量的位置，分為道路交叉口進(jìn)、出口道的斷面交通量Qi以及轉(zhuǎn)向交通量Qij。從計算要求來看，道路交叉口進(jìn)、出口道的斷面交通量是必須獲得的，作為基本約束條件；轉(zhuǎn)向交通量可以根據(jù)實際情況，選擇性采集獲得，作為補充約束條件。根據(jù)時間要素，所獲得的交通量一般為高峰小時交通量。2、建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣R?；诮徊婵趯嶋H轉(zhuǎn)向現(xiàn)狀或規(guī)劃資料，采用矩陣形式，建立交叉口各個進(jìn)出口道Di的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，該關(guān)系矩陣中的數(shù)值是0或1。其中，rij＝0，代表相關(guān)聯(lián)的進(jìn)、出口道無轉(zhuǎn)向連通功能，即Di無交通量轉(zhuǎn)向Dj；rij＝1代表Dij有轉(zhuǎn)向連通功能，即Di到Dj有轉(zhuǎn)向連通功能，且Di有交通量轉(zhuǎn)向Dj。式中，R和R(rij)n×m代表交叉口的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣；rij代表轉(zhuǎn)向關(guān)系系數(shù)，取值為0或1；i＝1,…,n；j＝1,…,n。3、設(shè)置參數(shù)。所設(shè)置的參數(shù)包括參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。其中，各轉(zhuǎn)向交通量的閾值是根據(jù)采集的交通量數(shù)據(jù)確定。主要設(shè)置九項參數(shù)：1)參數(shù)矩陣類型X：數(shù)值分別取A、B、C。其中，A代表參數(shù)矩陣直接采用關(guān)系矩陣；B代表參數(shù)矩陣中的數(shù)值取0～10的整數(shù)，即部分轉(zhuǎn)向關(guān)系的數(shù)值>1；C代表參數(shù)矩陣中部分轉(zhuǎn)向關(guān)系的數(shù)值為實際轉(zhuǎn)向交通量，其余部分轉(zhuǎn)向關(guān)系仍為0或1數(shù)值。2)參數(shù)矩陣：參數(shù)矩陣代表了進(jìn)、出口道之間的分配系數(shù)。當(dāng)參數(shù)矩陣類型為A時，參數(shù)矩陣RA即為關(guān)系矩陣，參數(shù)矩陣中的數(shù)值為0或1；其中，代表Di到Dj無轉(zhuǎn)向連通功能；代表Di到Dj有連通功能，轉(zhuǎn)向分配系數(shù)一致，均為1。當(dāng)參數(shù)矩陣類型為B時，參數(shù)矩陣RB中的數(shù)值為0～10的整數(shù)；其中，代表Di到Dj無連通功能；代表Di到Dj有連通功能，且分配系數(shù)為1；代表Di到Dj有連通功能，且分配系數(shù)為2～10的整數(shù)。當(dāng)參數(shù)矩陣類型為C時，參數(shù)矩陣RC中的數(shù)值為0、1或某個方向的轉(zhuǎn)向交通量；其中，代表Di到Dj無連通功能；代表Di到Dj有連通功能，且分配系數(shù)為1；代表Di到Dj有連通功能，且Di到Dj的實測轉(zhuǎn)向交通量或規(guī)劃轉(zhuǎn)向交通量為Qij。3)各轉(zhuǎn)向交通量的閾值轉(zhuǎn)向交通量Qij的閾值為與之相關(guān)聯(lián)進(jìn)出口道的斷面交通量最大值，計算公式為：Q~ij=max{Qi,Qj}]]>式中，代表轉(zhuǎn)向交通量Qij的閾值，單位：pcu/h；Qi代表進(jìn)出口道Di的實測斷面交通量或規(guī)劃斷面交通量,單位：pcu/h；Qj代表進(jìn)出口道Dj的實測斷面交通量或規(guī)劃斷面交通量,單位：pcu/h。4)最大迭代次數(shù)最大迭代次數(shù)是控制迭代計算的最大次數(shù)值，一般隨著進(jìn)出口道個數(shù)的增加而增加，一般取值10000～30000。5)累計斷面交通量精確度累計斷面交通量精確度P是指進(jìn)出口道斷面交通量分配值之和與實際或規(guī)劃斷面交通量之和相比，所應(yīng)滿足的精度要求。其取值范圍是：0.98≤P≤1.02。6)單個斷面交通量精確度單個斷面交通量精確度Pi是指進(jìn)出口道Di斷面交通量分配值和與實際或規(guī)劃斷面交通量Qi相比，所應(yīng)滿足的精度要求。其取值范圍是：0.98≤Pi≤1.02。7)縮小系數(shù)縮小系數(shù)α是縮小轉(zhuǎn)向交通量的系數(shù)。其取值范圍是：0.9≤α＜1。8)擴(kuò)大系數(shù)擴(kuò)大系數(shù)β是擴(kuò)大轉(zhuǎn)向交通量的系數(shù)。其取值范圍是：1＜β≤1.1。9)最小修正比例最小修正比例μ是指某個轉(zhuǎn)向交通量的累計縮小比例值的最小值。其取值范圍是：0.1≤μ≤0.3。4、基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值。利用基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值。1)計算轉(zhuǎn)向交通量的初始值以及基于轉(zhuǎn)向交通量初始值的進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值。采用關(guān)聯(lián)斷面分配方法計算轉(zhuǎn)向交通量的初始值，其假設(shè)條件是當(dāng)某個斷面交通量存在多個轉(zhuǎn)向交通量時，某個方向轉(zhuǎn)向交通量的值與其相互關(guān)聯(lián)的斷面交通量的大小正相關(guān)，計算公式為：式中，代表Di到Dj的轉(zhuǎn)向交通量初始值；Qi代表進(jìn)出口道Di的實測或規(guī)劃斷面交通量；Qj代表進(jìn)出口道Dj的實測或規(guī)劃斷面交通量；rih代表與進(jìn)出口道Di有轉(zhuǎn)向連通功能的進(jìn)出口道Dh的轉(zhuǎn)向關(guān)系系數(shù),h＝1,…,n；rhj代表與進(jìn)出口道Dj有轉(zhuǎn)向連通功能的進(jìn)出口道Dh的轉(zhuǎn)向關(guān)系系數(shù)，h＝1,…,n；Qh代表與進(jìn)出口道Di或Dj具有轉(zhuǎn)向連通功能的進(jìn)出口道Dh實測或規(guī)劃斷面交通量；當(dāng)參數(shù)矩陣類型為A或B時，θ＝0；當(dāng)參數(shù)矩陣類型為C，且進(jìn)出口道Di到Dw存在已知的轉(zhuǎn)向交通量，或者進(jìn)出口道Du到Dj存在已知的轉(zhuǎn)向交通量時，θ＝1。計算進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值?；谟嬎愕玫降霓D(zhuǎn)向交通量的初始值，計算進(jìn)出口道斷面交通量估計初始值。計算公式為：2)檢驗初始值的計算精度。計算精度的檢驗包括兩個層面，一是累計斷面交通量的檢驗；二是單個單面交通量的檢驗，在此也稱為逐級精度檢驗方法。累計斷面交通量的精度檢驗，是指檢驗各個斷面交通量分配值之和與實際或規(guī)劃斷面交通量之和的比值是否滿足精確度要求。當(dāng)累計斷面交通量的精度值在預(yù)設(shè)的累計斷面交通量精確度P范圍內(nèi)時，則通過檢驗。累計斷面交通量的精度值計算公式為：式中，pk代表第k次迭代時累計斷面交通量的精度值；代表第k次迭代時進(jìn)出口道Di的實測或規(guī)劃斷面交通量分配值；Qi代表進(jìn)出口道Di的實測或規(guī)劃斷面交通量。當(dāng)k＝0時，p0代表累計斷面交通量初始值的精度值。單個斷面交通量的精度檢驗，是指檢驗每個斷面交通量估計分配值與實際或規(guī)劃斷面交通量的比值是否滿足精確度要求。當(dāng)每個斷面交通量的精度值在預(yù)設(shè)的單個斷面交通量精確度Pi范圍內(nèi)時，則通過檢驗。單個斷面交通量的精度值計算公式為：式中，pk代表第k次迭代時進(jìn)出口道Di斷面交通量的精度值。若累計斷面交通量的精度檢驗和單個斷面交通量的精度檢驗均滿足精度要求時，則停止計算，獲得轉(zhuǎn)向交通量最終的分配結(jié)果。否則，繼續(xù)修正轉(zhuǎn)向交通量。3)計算轉(zhuǎn)向交通量的修正值以及基于轉(zhuǎn)向交通量修正值的進(jìn)、出口道斷面交通量修正值。在修正轉(zhuǎn)向交通量之前，需要計算斷面交通量分配值與實際或規(guī)劃值的差值，判斷最大差值所在的斷面。計算公式為：ΔQ^ik=Q^ik-Qi]]>式中，代表第k次迭代時進(jìn)出口道Di斷面交通量分配值與實際或規(guī)劃斷面交通量的差值。基于計算得到的差值，找到最大差值對應(yīng)的斷面。計算公式為：式中，代表第k次迭代時進(jìn)出口道斷面交通量分配值與實際或規(guī)劃斷面交通量的差值絕對值的最大值；m代表差值絕對值最大時對應(yīng)的進(jìn)出口道Dm；代表第k次迭代時進(jìn)出口道Dm斷面交通量分配值與實際或規(guī)劃斷面交通量的差值。當(dāng)說明第k次迭代時的斷面交通量分配值大于實際或規(guī)劃值，因此在修正時選擇縮小系數(shù)α；當(dāng)說明第k次迭代時的斷面交通量分配值小于實際或規(guī)劃值，因此在修正時選擇擴(kuò)大系數(shù)β。計算公式如下：在確定差值絕對值最大斷面為Dm后，修正該進(jìn)出口道Dm所對應(yīng)的轉(zhuǎn)向交通量，其余進(jìn)出口的轉(zhuǎn)向交通量不變。在該修正方法中，即考慮縮小或放大系數(shù)，同時還需將參數(shù)矩陣中的分配系數(shù)考慮進(jìn)來。當(dāng)時，的計算公式為：式中，代表第k次迭代時進(jìn)出口道Di的轉(zhuǎn)向交通量修正值(分配值)；代表第X類參數(shù)矩陣中Di與Dj的分配系數(shù)，X＝A,B,C；αi代表進(jìn)出口道Di的縮小系數(shù)。當(dāng)時，的計算公式為：式中，代表第k次迭代時進(jìn)出口道Di的轉(zhuǎn)向交通量修正值(分配值)；代表第X類參數(shù)矩陣中Di與Dj的分配系數(shù)，X＝A,B,C；βi代表進(jìn)出口道Di的擴(kuò)大系數(shù)。當(dāng)X＝C時，若是已知的轉(zhuǎn)向交通量，則：在計算得到時，判斷該值是否滿足閾值要求。當(dāng)時，則取值為當(dāng)時，當(dāng)?shù)螖?shù)為k，且k≥1時，與初始值的關(guān)系公式是：式中，代表進(jìn)出口道Di的轉(zhuǎn)向交通量初始值；代表第X類參數(shù)矩陣中Di與Dj的分配系數(shù)，X＝A,B,C；表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中的修正比例；代表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中的縮小比例；代表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中的放大比例；s代表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中需要乘以縮小系數(shù)的次數(shù)，即該轉(zhuǎn)向所對應(yīng)的斷面流量差值絕對值有s次是最大差值，且該差值大于0；f代表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中需要乘以縮小系數(shù)的次數(shù)，即該轉(zhuǎn)向所對應(yīng)的斷面流量差值絕對值有f次是最大差值，且該差值大于0；u代表進(jìn)出口道Di在k次迭代過程中，不要進(jìn)行縮小或放大的次數(shù)，即該轉(zhuǎn)向所對應(yīng)的斷面流量差值絕對值不是最大差值；k＝s+f+u。迭代次數(shù)為k，的累計修正比例為當(dāng)時，則計算進(jìn)出口道斷面交通量分配值?；谟嬎愕玫降霓D(zhuǎn)向交通量分配值，計算進(jìn)出口道斷面交通量分配值。計算公式為：4)檢驗修正值的計算精度。采用逐級精度檢驗的方法，以實際或規(guī)劃斷面交通量為基準(zhǔn)，首先檢驗累計斷面交通量的精度，計算pk，當(dāng)pk∈P時，則通過檢驗，進(jìn)入單個斷面交通量的精度檢驗；否則，繼續(xù)修正轉(zhuǎn)向交通量分配值。在進(jìn)入單個斷面交通量精度檢驗時，計算當(dāng)全部斷面的時，則通過檢驗，得到轉(zhuǎn)向交通量的最終分配結(jié)果，否則，繼續(xù)修正轉(zhuǎn)向交通量分配值。5、輸出結(jié)果。根據(jù)用戶需求，輸出轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果、進(jìn)出口道交通量分配結(jié)果、迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。輸出的條件存在兩種情況：第一種情況：在小于等于最大迭代次數(shù)時，累計斷面交通量精度檢驗和全部單個斷面交通量精度檢驗均滿足精度要求時，輸出最終的分配結(jié)果。第二種情況：在達(dá)到最大迭代次數(shù)時，累計斷面交通量精度檢驗和全部單個斷面交通量精度檢驗全部不滿足精度要求，或者單個斷面交通量精度檢驗不滿足精度要求時，輸出最終的分配結(jié)果。依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計了一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配裝置，包括：交通量采集模塊、轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、轉(zhuǎn)向交通量分配模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊七部分構(gòu)成。這七個部分相互聯(lián)系，按照轉(zhuǎn)向交通量分配流程中數(shù)據(jù)流的處理方向結(jié)合在一起，并按順序使用。其中，轉(zhuǎn)向交通量分配模塊是本裝置的核心。圖1所示，為依據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計的一種基于逐級遞歸控制的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配裝置的結(jié)構(gòu)圖，由交通量采集模塊、轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、轉(zhuǎn)向交通量分配模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊七部分構(gòu)成。交通量采集模塊的功能是采集轉(zhuǎn)向交通量計算所需的斷面交通量數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊的功能是根據(jù)交叉口實際轉(zhuǎn)向現(xiàn)狀或規(guī)劃資料，建立交叉口各個進(jìn)、出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣。參數(shù)設(shè)置模塊的功能是根據(jù)用戶需求以及斷面交通量數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊的功能是斷面交通量數(shù)據(jù)、參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。轉(zhuǎn)向交通量分配模塊的功能是以斷面交通量數(shù)據(jù)和9個參數(shù)為依據(jù)，采用逐級遞歸控制的方法，計算各進(jìn)出口道的轉(zhuǎn)向交通量初始值，并開展累計斷面交通量和單個斷面交通量的精度檢驗；當(dāng)同時滿足累計斷面交通量和單個斷面交通量精度檢驗要求時，得到轉(zhuǎn)向交通量分配值的最終結(jié)果；否則，修正轉(zhuǎn)向交通量分配值，直到同時滿足累計斷面交通量和單個斷面交通量的精度檢驗時，得到轉(zhuǎn)向交通量分配值的最終結(jié)果；或是直到迭代次數(shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)時，得到轉(zhuǎn)向交通量分配值的最終結(jié)果；否則，繼續(xù)修正轉(zhuǎn)向交通量分配值，直到滿足精度檢驗要求或最大迭代次數(shù)為止。數(shù)據(jù)存儲模塊的功能是實現(xiàn)每個數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)保存。數(shù)據(jù)輸出模塊的功能是根據(jù)用戶需求輸出轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果、進(jìn)、出口道交通量分配結(jié)果、迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。這七部分相互聯(lián)系，按照轉(zhuǎn)向交通量分配流程中數(shù)據(jù)流的處理方向結(jié)合在一起按順序使用。其運行過程如下：當(dāng)根據(jù)用戶需求確定所研究的道路交叉口轉(zhuǎn)向交通量對象后，通過交通量采集模塊，采集轉(zhuǎn)向交通量計算所需的斷面交通量數(shù)據(jù)；交通量采集模塊連接轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，在轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊中，根據(jù)交叉口實際轉(zhuǎn)向現(xiàn)狀或規(guī)劃資料，建立交叉口各個進(jìn)出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣；轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊連接參數(shù)設(shè)置模塊，根據(jù)用戶需求以及斷面交通量數(shù)據(jù)，設(shè)置轉(zhuǎn)向交通量分配計算的相關(guān)參數(shù)，連接數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊；數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊連接轉(zhuǎn)向交通量分配模塊，采用逐級遞歸控制的方法，計算各進(jìn)出口道的轉(zhuǎn)向交通量分配值以及進(jìn)出口道的斷面交通量分配值，并存入數(shù)據(jù)存儲模塊；轉(zhuǎn)向交通量分配模塊連接數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，獲得的計算結(jié)果經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊實現(xiàn)保存以及輸出的功能。圖2所示，為本發(fā)明裝置的詳細(xì)流程圖。用戶首先根據(jù)用戶需求確定道路交叉口研究對象，通過交通量采集模塊，采集轉(zhuǎn)向交通量計算所需的實際或規(guī)劃斷面交通量數(shù)據(jù)，并建立“斷面交通量數(shù)據(jù)表flowData”，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊，建立進(jìn)出口道的轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，并建立“轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣relationMatrix”；交通量采集模塊和轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣建立模塊都進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置模塊，輸入九項參數(shù)：參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例，并建立“參數(shù)表indexTab”；交通量采集模塊和參數(shù)設(shè)置模塊都進(jìn)入數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，向轉(zhuǎn)向交通量計算模塊中導(dǎo)入斷面交通量數(shù)據(jù)表flowData以及參數(shù)表indexTab；轉(zhuǎn)向交通量計算模塊針對數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊所導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，計算轉(zhuǎn)向交通量初始值和斷面交通量估計初始值，并建立“初始值數(shù)據(jù)表flowOri”；計算累計斷面交通量初始值的精度值和單個斷面交通量初始值的精度值，建立“初始值精度表accuracyOri”，并判斷累計斷面交通量初始值的精度值和單個斷面交通量初始值的精度值是否同時滿足精度要求，若滿足，建立“分配值結(jié)果表flowResult”，將結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出計算完成通知；否則，計算單個斷面交通量初始值與實際或規(guī)劃值的差值，建立“差值表D-Value”，判斷差值絕對值最大的斷面，若是，根據(jù)逐級遞歸控制方法修正轉(zhuǎn)向交通量分配值和斷面交通量分配值，否則，保留上一步的分配值不變，并建立“修正值數(shù)據(jù)表flowRev1”；判斷修正后的各轉(zhuǎn)向的分配值是否大于閾值，若是，則該轉(zhuǎn)向分配值取閾值，否則保留計算的修正值不變，并建立“修正值數(shù)據(jù)表flowRev2”；計算累計斷面交通量分配值的精度值和單個斷面交通量分配值的精度值，建立“分配值精度表accuracyRev”，并判斷累計斷面交通量初始值的精度值和單個斷面交通量初始值的精度值是否同時滿足精度要求，若滿足，計算迭代次數(shù)，建立“分配值結(jié)果表flowResult”，將計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出計算完成通知；否則，更新迭代次數(shù)，并判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若是，更新“分配值結(jié)果表flowResult”，將計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出計算完成通知，否則，重新計算單個斷面交通量分配值與實際或規(guī)劃值的差值，更新“差值表D-Value”，并開展循環(huán)計算，直到同時滿足累計斷面交通量分配值和單個斷面交通量分配值的精度要求為止，或者滿足最大迭代次數(shù)為止，將計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出計算完成通知；在上述流程完成之后，數(shù)據(jù)存儲裝置和數(shù)據(jù)輸出裝置分別根據(jù)用戶需求對結(jié)果進(jìn)行自動存儲和格式化輸出，主要包括轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果、進(jìn)出口道交通量分配結(jié)果、迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。為了更加直觀的說明運用該裝置進(jìn)行道路轉(zhuǎn)向交通量分配值計算的流程和結(jié)果，以同一個交叉口為例，該交叉口具有8個進(jìn)出口道，說明三種參數(shù)矩陣類型情況下交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配的具體實施過程。具體內(nèi)容如下：實例1：當(dāng)參數(shù)矩陣為A類時，計算分析8個進(jìn)出口道交叉口的12個方向的轉(zhuǎn)向交通量。1、針對研究對象，參見圖3；采集8個進(jìn)出口道的斷面交通量，即Q1～Q8，參見表1。2、建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣R。該道路交叉口共有12個轉(zhuǎn)向交通量，其轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，參見表2。3、設(shè)置參數(shù)。設(shè)置九項參數(shù)：參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。參見表3。其中，參數(shù)矩陣參見表3-1；其余參數(shù)參見表3-2。4、基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值。參見表4，獲得各轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果。參見表5，獲得進(jìn)出口道交通量分配結(jié)果。參見表6，獲得迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。實例2：當(dāng)參數(shù)矩陣為B類時，計算分析8個進(jìn)出口道交叉口的12個方向的轉(zhuǎn)向交通量。1、針對研究對象，參見圖3；采集8個進(jìn)出口道的斷面交通量，參見表1。2、建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣R。該道路交叉口共有12個轉(zhuǎn)向交通量，其轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，參見表2。3、設(shè)置參數(shù)。設(shè)置九項參數(shù)：參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。參見表7。其中，參數(shù)矩陣參見表7-1；其余參數(shù)參見表7-2。4、基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值。參見表8，獲得各轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果。參見表9，獲得進(jìn)出口道交通量分配結(jié)果。參見表10，獲得迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。實例3：當(dāng)參數(shù)矩陣為C類時，計算分析8個進(jìn)出口道交叉口交叉口的12個方向的轉(zhuǎn)向交通量。1、針對研究對象，采集12個斷面交通量，包括8個進(jìn)出口道的斷面交通量和4個轉(zhuǎn)向交通量，參見表11。2、建立交叉口轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣R。該道路交叉口共有12個轉(zhuǎn)向交通量，其轉(zhuǎn)向關(guān)系矩陣，參見表2。3、設(shè)置參數(shù)。設(shè)置九項參數(shù)：參數(shù)矩陣類型、參數(shù)矩陣、各轉(zhuǎn)向交通量的閾值、最大迭代次數(shù)、累計斷面交通量精確度、單個斷面交通量精確度、縮小系數(shù)、擴(kuò)大系數(shù)和最小修正比例。參見表12。其中，參數(shù)矩陣參見表12-1；其余參數(shù)參見表12-2。4、基于逐級遞歸控制算法計算轉(zhuǎn)向交通量分配值。參見表13，獲得各轉(zhuǎn)向交通量分配結(jié)果。參見表14，獲得進(jìn)出口道交通量分配結(jié)果。參見表15，獲得迭代次數(shù)、累計斷面交通量精度值、各個方向斷面交通量精度值。表1表2D1D2D3D4D5D6D7D8D100010101D200000000D301000101D400000000D501010001D600000000D701010100D800000000表3-1D1D2D3D4D5D6D7D8D100010101D200000000D301000101D400000000D501010001D600000000D701010100D800000000表3-2表4轉(zhuǎn)向交通轉(zhuǎn)向交通量分配值(pcu/h)Q14757Q1611Q181094Q321769Q361093Q384399Q5211Q54986Q581569Q721003Q744009Q76655表5表6表7-1D1D2D3D4D5D6D7D8D100010901D200000000D301000109D400000000D508010001D600000000D701090100D800000000表7-2表8轉(zhuǎn)向交通轉(zhuǎn)向交通量分配值(pcu/h)Q14770Q1623Q181068Q321735Q361068Q384458Q5223Q541006Q581535Q721025Q743975Q76667表9表10表11表12-1D1D2D3D4D5D6D7D8D100010125801D200000000D301000106475D400000000D501904010001D600000000D701051010100D800000000表12-2表13轉(zhuǎn)向交通轉(zhuǎn)向交通量分配值(pcu/h)Q14354Q161258Q18246Q32598Q36176Q386475Q521904Q54305Q58351Q72285Q745101Q76272表14表15當(dāng)前第1頁1 2 3